晶體硅太陽(yáng)能電池的基本原理-在線(xiàn)瀏覽
2025-03-01 13:24本頁(yè)面
【正文】 負(fù)離子 空穴是多數(shù)載流子 ， 簡(jiǎn)稱(chēng) 多子 。 受主雜質(zhì) 半導(dǎo)體整體呈電中性 confidential PN結(jié) 半導(dǎo)體中載流子有 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 和 漂移運(yùn)動(dòng) 兩種運(yùn)動(dòng)方式 。 將一塊半導(dǎo)體的一側(cè)摻雜成 P型半導(dǎo)體 ， 另一側(cè)摻雜成 N型半導(dǎo)體 ， 在兩種半導(dǎo)體的交界面處將形成一個(gè)特殊的薄層 PN結(jié) confidential ① 多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成空間電荷區(qū) 由于濃度差 ， 電子和空穴都要從濃度高的區(qū)域向 ? 擴(kuò)散的結(jié)果 ， 交界面 P區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動(dòng)的負(fù)離子 ， N區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動(dòng)的正離子 ， 這樣在交界面處出現(xiàn)由數(shù)量相等的正負(fù)離子組成的空間電荷區(qū) ， 并產(chǎn)生由 N區(qū)指向 P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng) EIN。 這些非平衡載流子在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下 ， 空穴順著電場(chǎng)運(yùn)動(dòng) ， 電子逆著電場(chǎng)運(yùn)動(dòng) ， 最后在 n區(qū)邊界積累光生電子 ， 在 p區(qū)邊界積累光生空穴 ， 產(chǎn)生一個(gè)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng) ， 即在 p區(qū)和 n區(qū)之間產(chǎn)生了光生電壓 UOC， 這就是 pn結(jié)的光生伏特效應(yīng) 。 confidential 太陽(yáng)電池的基本工作原理 光電轉(zhuǎn)換的物理過(guò)程： （ 1） 光子被吸收 ， 使 PN結(jié)的 P側(cè)和 N側(cè)兩邊產(chǎn)生電子 空穴對(duì) （ 2） 在離開(kāi) PN結(jié)一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度以?xún)?nèi)產(chǎn)生的電子和空穴通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)空 間電荷區(qū) （ 3） 電子 空穴對(duì)被電場(chǎng)分離 ， P側(cè)的電子從高電位滑落至 N側(cè) ， 空穴沿著相反的方向移動(dòng) （ 4） 若 PN結(jié)開(kāi)路 ， 則在結(jié)兩邊積累的電子和空穴產(chǎn)生開(kāi)路電壓 confidential 晶硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu) confidential confidential 由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體 ， 電子在通過(guò) p－ n結(jié)后如果在半導(dǎo)體中流動(dòng) ， 電阻非常大 ， 損耗也就非常大 。 另外硅表面非常光亮 ， 會(huì)反射掉大量的太陽(yáng)光 ， 不能被電池利用 。 一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢竟有限 ， 于是人們又將很多電池 （ 通常是 36個(gè) ） 并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用 ，形成太陽(yáng)能光電板 。 理想情況下 ， Rsh→∞ ,Rse→ 0 ??????seq( V + IR )n kTL0I = I I e 1 confidential 太陽(yáng)電池的主要技術(shù)參數(shù) 伏安特性曲線(xiàn)（ IV曲線(xiàn)） 當(dāng)負(fù)載 RL從 0 變化到無(wú)窮大時(shí) ， 輸出電壓 V 則從 0 變到 VOC，同時(shí)輸出電流便從 ISC變到 0， 由此得到電池的輸出特性曲線(xiàn) 太陽(yáng)能電池的伏安曲線(xiàn) 電池產(chǎn)生 的電能 M vm Im 0 confidential 最大功率點(diǎn) m m m axP = IU = PM點(diǎn)為改太陽(yáng)電池的最佳工作點(diǎn) 太陽(yáng)能電池的伏安曲線(xiàn) 電池產(chǎn)生 的電能 M vm Im 0 confidential 短路電流 是指當(dāng)穿過(guò)電池的電壓為零時(shí)流過(guò)電池的電流 （ 或者說(shuō)電池被短路時(shí)的電流 ） 。 短路電流源于光生載流子的產(chǎn)生和收集 。 因此短路電流是電池能輸出的最大電流 。 實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到 42mA/cm2， 而商業(yè)用太陽(yáng)能電池的短路電流在 28到 35mA/cm2之間 。 開(kāi)路電壓的大小相當(dāng)于光生電流在電池兩邊加的正向偏壓 。 開(kāi)路電壓是太陽(yáng)能電池的最大電壓，即凈電流為零時(shí)的電壓。由于短路電流的變化很小 ， 而飽和電流的大小可以改變幾個(gè)數(shù)量級(jí) ， 所以主要影響
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